Сланцевые бассейны мира

Прибалтика. На территории Эстонии и Ленинградской области, находится известный на весь мир уникальный сланцевый бассейн — Прибалтийский. В этом бассейне распространены два типа горючих сланцев: кукерситы, разрабатываемые с 1916 года, и диктионемовые сланцы, пока не имеющие промышленного значения. В западной части бассейна расположены Эстонское и Тапаское месторождения кукерситов, в восточной части - Ленинградское, Веймарнское и Чудово-Бабинское месторождения (рис. 3).

Рис. 3. Схема расположения сланценосных площадей и месторождений Прибалтийского бассейна:

а — граница сланценосных площадей, б — граница месторождений кукерситов, в — граница распространения диктионемовых сланцев.

Месторождения: I — Тапаское, II — Эстонское, III — Ленинградское, IV — Веймарнское, V — Чудово-Бабинское

Мощность пласта горючих сланцев-кукерситов 0,6—3,4 метра, глубина залегания до 170 метров. Строение пласта сложное: слои горючих сланцев переслаиваются с известняками (рис. 4).

Рис. 4. Строение промышленного пласта горючих сланцев Прибалтийского бассейна:

1 — горючий сланец, 2 — известняк, 3 — мергель

По качеству прибалтийские сланцы самые лучшие в мире (исключение составляют весьма небольшие залежи горючих сланцев торбанитов в Австралии и ЮАР). Теплота сгорания сланцев промышленной пачки достигает 16 мегаджоулей на килограмм, а выход смолы — 25 процентов. Ресурсы сланцев кукерситов составляют 21 миллиард тонн. Если уголь часто называют черным золотом, то прибалтийский сланец по праву можно назвать золотом коричневым. На них обратил внимание еще Петр I, в 1697 году пославший образцы кукерситов в Голландию. В настоящее время в Прибалтийском бассейне действуют 10 шахт и 4 разреза, на его долю приходится 98 процентов общесоюзной добычи сланцев. Большая часть сланцев сжигается на электростанциях. Хотя в топливном балансе страны горючие сланцы занимают менее 1 процента, значение их для Прибалтики трудно переоценить, ведь здесь почти нет других энергетических источников. Смола прибалтийских сланцев — ценное сырье для химической промышленности, она содержит в большом количестве кислородные соединения — фенолы, которые весьма трудно получить из природной нефти.

Глубина залегания диктионемовых сланцев 20—300 метров, мощность пласта от 1 до 7 метров, теплота сгорания 3—6 мегаджоулей на килограмм. Сланцы интересны тем, что содержат многие редкие и рассеянные элементы: молибден, ванадий, серебро, свинец, медь и др. Ресурсы этих сланцев оцениваются в 62 миллиарда тонн. Пока диктионемовые сланцы еще плохо изучены, их всестороннее изучение и определение путей использования — задача будущих комплексных исследований.

Болтышская астроблема. Болтышское месторождение горючих сланцев приурочено к глубокой (500—600 метров) впадине в кристаллических породах Украинского массива. По поводу ее происхождения многие годы ведется оживленная дискуссия. Часть специалистов полагает, что Болтышская депрессия представляет собой кальдеру древнего потухшего вулкана. Другие считают ее астроблемой, то есть впадиной, образовавшейся при падении метеорита. Вопрос этот не праздный.

Подобные «звездные раны» принесли людям не одно замечательное месторождение. Например, структура Садбери дала канадцам, полиметаллические руды, а кратер Рис в ФРГ — строительный материал. Сланценосная толща Болтышского месторождения содержит до 10 рабочих пластов, наиболее распространен один мощностью 2,5—4 метра. Сланцы обладают высокой теплотой сгорания (11 мегаджоулей на килограмм) и выходом смолы (1,2—1,5 процентов), но характеризуются повышенной влажностью (до 30 процентов) и требуют затрат дополнительной энергии на подсушку. Ресурсы горючих сланцев месторождения 4,5 миллиарда тонн. По сравнению с прямым сжиганием более экономично, по-видимому, их энерготехнологическое использование.

Вопрос о целесообразности освоения этого достаточно крупного месторождения пока не решен.

В долине Припяти. В южной части Белоруссии находится Припятский бассейн, заключающий 11 миллиардов тонн горючих сланцев. Наиболее изучены здесь Любанское (0,9 миллиарда тонн) и Туровское (2,7 миллиарда тонн) месторождения. Средняя мощность рабочего пласта 1,1 —1,2 метра, глубина залегания от 70 до 500 метров, теплота сгорания сланцев 6—7 мегаджоулей на килограмм, выход смолы 8,6—9,2 процента, содержание серы 1—4 процента. Низкое качество этих сланцев предопределяет необходимость изыскания эффективных методов комплексной переработки и использования как органической, так и минеральной их части. Это позволит несколько уменьшить топливный «голод» в республике.

Волжско-Печорские бассейны. На востоке европейской части страны находятся три крупнейших сланцевых бассейна — Волжский, Вычегодский и Тимано-Печорский. Горючие сланцы образовались здесь в одно и то же время в сходных геологических условиях и даже близки по качеству. Поэтому все три бассейна объединены в единую Волжско-Печорскую провинцию. Наиболее изучен Волжский бассейн. Он охватывает около 40 месторождений, некоторые из них (Озинковское, Савельевское, Туксайское) разрабатывались в 30—40-е годы. В настоящее время добыча (около 0,9 миллиона тонн в год) ведется лишь на Кашпирском месторождении. В последнее десятилетие геологи выявили здесь новые перспективные месторождения: Перелюб-Благодатовское и Чаганское, ресурсы которых оцениваются в несколько миллиардов тонн. Мощность пластов обычно 1—2 метра. Теплота сгорания сланцев 6—15 мегаджоулей на килограмм, выход смол 7—18 процентов. По этим показателям сланцы несколько уступают прибалтийским, но в их успешном использовании никто не стал бы сомневаться, если бы не повышенное количество в них вредной серы (до 5—7 процентов против 1—2 процентов в Прибалтийском бассейне). Поэтому волжские сланцы нельзя сжигать на электростанциях — атмосфера загрязняется вредными сернистыми газами. Смола волжских сланцев также высокосернистая и поэтому сегодня не пригодна для получения жидких топлив. Она применяется только для изготовления сернистых медицинских препаратов (ихтиоловая мазь). Основная проблема — это поиск оптимальных способов переработки высокосернистых сланцев, что позволит использовать их в технологических и энергетических целях.

Кендерлыкское месторождение. На территории Восточно-Казахстанской области находится Кендерлыкское месторождение — одно из крупнейших в СССР. Ресурсы горючих сланцев оцениваются в 2,5 миллиарда тонн. Кроме того, здесь выявлены крупные запасы бурых и каменных углей. На месторождении установлено три сланценосных горизонта: нижние сланцы кендерлыкской свиты (пласты «Калын-Кара» и «Лучший»), средние сланцы карангурской свиты и верхние сланцы сайканской свиты. Общая мощность сланцевых горизонтов более 100 метров, мощность пластов изменяется от 1 до 12 метров, теплота сгорания 4—15 мегаджоулей на килограмм, выход смол 4— 20 процентов. Имеющиеся в настоящее время сведения о сланценосности месторождения и качестве сланцев весьма противоречивы и не позволяют пока сделать окончательных выводов; неясно, как будут коррелировать сланцевые пласты и насколько выдержанными по площади окажутся основные параметры сланценосности и качества сланцев. Поэтому крайне необходимо провести тщательное опробование и технологическое изучение сланцев и углей Кендерлыка. Если подтвердятся предположения о крупных масштабах месторождения, единственным негативным моментом останется значительная (450 километров) удаленность его от железной дороги. Разработка месторождения и энерготехнологическое направление использования кендерлыкских сланцев и углей позволят решить сложные проблемы снабжения Восточного Казахстана твердым и жидким топливом.

Горючие сланцы Сибири. Может показаться, что почти все сланцевые бассейны и месторождения нашей страны сосредоточены в ее европейской части. Однако это не совсем так. Сланцевые бассейны Сибири находятся как бы в тени таких угольных гигантов, как Кузнецкий и Канско-Ачинский. Специальных работ на горючие сланцы здесь почти не велось, а имеющиеся о них сведения весьма скудны и противоречивы. Мощность пластов 0,1 — 9 метров, теплота сгорания 4—11 мегаджоулей на килограмм, выход смолы 3—8 процентов. Тем не менее ресурсы Оленского, Синско- Майского, Таймырского и других сланцевых бассейнов оцениваются в сотни миллиардов тонн. Говорить об их практическом значении из-за удаленности от промышленных центров и тяжелых климатических условий пока еще рано. Однако, возможно, и они в следующем столетии будут верно служить людям.

Сланцы Европы. Трудно назвать в Европе такую страну, где бы не были найдены залежи горючих сланцев. Наибольшими их ресурсами располагает Италия (остров Сицилия), далее следует Швеция, Франция, Румыния, Германния, Великобритания, Югославия. Месторождения сланцев известны давно. С конца XIX века они периодически разрабатывались. Выход смолы на сланец здесь в основном 4—10 процентов, все месторождения небольшие по запасам — всего лишь миллионы — десятки миллионов тонн. Мы уже говорили, что сланцы в основном имеют низкую теплоту сгорания и невысокий выход смолы. Но здесь как раз уместно вспомнить о том, что ценность сланцевых месторождений неизмеримо возрастает при их комплексном использовании. Дело в том, что все разрабатываемые ранее месторождения — комплексные угольно-сланцевые. Это Лотианы в Англии, Пуэртольяно в Испании, Отен и Оманс во Франции, а месторождение Нерке в Швеции богато редкими и рассеянными элементами. В будущем предполагается вместе с углем разрабатывать сланцы Алексинацского месторождения в Югославии, использовать в черной металлургии отходы обогащения сланцев (сидериты) месторождения Анина в Румынии. На базе месторождения Вестерготланд в Швеции планируется получать смолу, уран, ванадий, никель, магниевые соли и другую продукцию.

Таким образом, комплексное использование сланцев даже невысокого качества может оказаться экономически целесообразным и выгодным.

Месторождения Африки. Горючие сланцы известны во многих африканских странах — Марокко, Алжире, Египте, Ливии, Тунисе, Заире, Сомали, ЮАР. Они приурочены к отложениям различного возраста и изучены очень слабо. Самыми крупными являются бассейны Кисангани (Заир) и Тарфая (Марокко), а также месторождение Тимахди (Марокко). Выход смол из сланцев Кисангани 6—10 процентов, ресурсы сланцевой смолы оцениваются здесь в десятки миллиардов тонн. Эти сланцы можно использовать для технических целей. Выход смолы из сланцев месторождения Тимахди 5—14 процентов, а из сланцев Тарфая — 5—9 процентов. Мощность сланцевых пластов 1—5 метров, количество пластов 5—9. Ресурсы сланцевой смолы Тимахди составляют около 2 миллиардов тонн, а Тарфая — 12 миллиардов тонн. Сланцы Тимахди и Тарфая содержат много серы (до 6 процентов), смолы их также высокосернистые, что делает их весьма схожими со сланцами Волжско-Печорской провинции в СССР. Предполагается, что производство синтетической нефти из сланцев этих месторождений в Марокко может составить в будущем 7 миллионов тонн в год.

Сланцевый гигант Америки. В мартовском выпуске «Саинтифик америкен» за 1874 год было помещено сообщение о том, что при сооружении железной дороги в районе Грин-Ривер рабочие сложили из кусков извлеченной породы стенку для защиты костра от ветра, и камни вскоре загорелись. Так был открыт сланцевый бассейн Грин-Ривер. Спящим гигантом называют специалисты бассейн Грин- Ривер в США, и не случайно. Именно здесь сосредоточены самые большие в мире ресурсы сланцевой нефти.

Горючие сланцы, образовавшиеся на территории древних озер, распространены на площади 43 тысяч квадратных километров и заполняют впадины Грин- Ривер и Уошейки в штате Вайоминг, Юинта в штате Юта, Пайсенс- Крик в штате Колорадо, а также ряд других впадин, более мелких (рис. 5). Мощность сланценосной толщи в самой богатой впадине Пайсенс-Крик более 600 метров. Наибольшее значение имеет самая верхняя зона, называемая Мехогени, содержащая наиболее выдержанный пласт мощностью около 40 метров. Сланцы этой зоны обнажаются в краевых частях впадины, где построены экспериментальные предприятия. Выход смолы из сланцев 5—10 процентов.

Ресурсы сланцевой смолы в этой впадине оцениваются в 150 миллиардов тонн, а ресурсы всех впадин составляют, по разным оценкам, от 220 до 350 миллиардов тонн. Кроме горючих сланцев, здесь найдены редкие минералы: нахколит, пригодный для обессеривания дымовых газов, и давсонит, сырье для получения алюминия. Пока гигант спит, на экспериментальных установках перерабатывается всего 1,5—2 миллиона тонн сланцев в год, однако он уже готов заявить о себе. Один из вариантов освоения Грин-Ривера предусматривает производство в 2000 году 20 миллионов тонн сланцевой нефти.

Рис. 5. Схема размещения горючих сланцев в Грин-Ривер (США).

Площадь развития горючих сланцев: 1 — низкокачественных; 2 — с содержанием смолы более 9% и мощностью пластов более 3 м

Бразилия. Именно так на карте Бразилии выглядят обнажения пород формации Ирати, второй в мире (после Грин-Ривер) по величине содержащихся в ней ресурсов сланцевой нефти (112 миллиардов тонн). Обнажения пород этой формации протягиваются на 1700 километров от штата Сан-Пауло до границы с Уругваем. Горючие сланцы Ирати образуют три бассейна — Сан-Габриель, Дон-Педриту и Сан-Матеус-ду-Сул. Выделяются два пласта горючих сланцев: верхний мощностью 6—8 метров и нижний мощностью 3—5 метров с выходом смолы 3—9 процентов. С 1972 года в Бразилии действует экспериментальная установка мощностью 35 тысяч тонн сланцевой нефти в год, и в будущем предполагается строительство промышленного предприятия по производству 2,5 миллиона тонн смолы.

Австралия. В 70-х годах на Восточном побережье континента развернулись усиленные поиски сланцевых месторождений. Этому способствовали растущие цены на нефть и потребность страны в топливно-энергетических ресурсах. Поиски увенчались грандиозным успехом: было найдено не одно-два и даже не три, а целый десяток крупнейших сланцевых месторождений. Это Кондор, Стюарт, Нагурин и др. Сланцы имеют озерное происхождение, мощность сланценосной толщи до 400 метров, выход смолы из сланцев 4—9 процентов. Добывать сланцы можно дешевым открытым способом. Только разведанные запасы сланцевой смолы составляют более 3 миллиардов тонн. Разрабатываются проекты эксплуатации месторождений.